CN103336517B - 一种智能农业综合管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能农业综合管理系统。本发明所述的智能农业综合管理系统在大棚内设置了多个摄像设备，每个摄像设备采集其监控区域内的当前植物图像，每组环境参数传感器采集其监控区域内的当前环境参数，数据库内预存健康生长状态下的植物图像，并将二者进行比对，如植物是健康的，将当前环境参数作为标准环境参数。本发明的系统具有自学习的优点。本发明通过采集的当前植物图像判断植物的生长情况以及健康情况，更有利于植物的培育。此外，对于被判断不健康的植物，种植逻辑服务器控制区隔部件将其隔离开来，并调节该植物的当前环境参数，通过区隔部件可以有针对性的改善植物的生长环境，本发明的系统更为精细化。

Description

一种智能农业综合管理系统

技术领域

本发明涉及一种智能农业综合管理系统。

背景技术

设施农业是采用特定结构和性能的设施、工程技术和管理技术，改善或创造局部环境，为种植业、养殖业及其产品的储藏保鲜等提供相对可控制的最适宜的温度、湿度、光照度等环境条件，以期充分利用土壤、气候和生物潜能，在一定程度上摆脱对自然环境的依赖而进行的有效生产的农业。它是获得速生、高产、优质、高效的农产品的新型生产方式，是世界各国用以提供新鲜农产品的主要技术措施。按主体不同，设施农业可以分为设施栽培和设施养殖。目前很多的农业大棚仅仅是改善温度情况，保证在冬季等较为寒冷的气候情况下，仍然可以培育植物，进行农业生产，仍属于较为初级的阶段。现有技术的农业大棚主要存在智能化、自动化的程度不够高的缺陷。

发明内容

本发明提供了一种自动判断植物生长情况、自动调节生长环境的智能农业综合管理系统。

本发明提供的技术方案为：

一种智能农业综合管理系统，包括：

一大棚；

多个摄像设备，多个摄像设备分布在所述大棚内，多个摄像设备的监控区域覆盖整个大棚，各摄像设备采集其监控区域内的当前植物图像；

多组环境参数传感器，每个监控区域设置有一组环境参数传感器，各环境参数传感器采集其所在监控区域的一组当前环境参数；

多个区隔部件，每个区隔部件设置在一个监控区域，用于受所述种植逻辑服务器的控制将一个监控区域与其他监控区域隔离开；

多组环境调节装置，每个监控区域设置有一组环境调节装置；

数据库服务器，其上构建有一数据库，所述数据库内预存有多个生长阶段的健康生长状态下的植物图像；

种植逻辑服务器，其与多个摄像设备以及多个环境参数传感器通信，接收到各环境参数传感器的当前环境参数以及各摄像设备的当前植物图像，所述种植逻辑服务器调取所述数据库内的多个生长阶段的健康状态下的植物图像，并将各监控区域的当前植物图像与多个生长阶段的健康状态下的植物图像比对，从而确定各监控区域的植物的当前生长阶段以及在当前生长阶段是否健康，

如一个监控区域的植物在当前生长阶段是健康的，则将该监控区域的当前环境参数存储至所述数据库内，并将该当前环境参数作为当前生长阶段的标准环境参数，

所述种植逻辑服务器与多个区隔部件以及多组环境调节装置通信连接，如一个监控区域的植物在当前生长阶段是不健康的，则所述种植逻辑服务器控制该监控区域的区隔部件将该监控区域隔离，并控制该监控区域的环境调节装置工作，以调节该监控区域的当前环境参数，直至该监控区域的当前环境参数与当前生长阶段的标准环境参数的差别小于设定阈值。

优选的是，所述的智能农业综合管理系统中，

所述多个生长阶段包括顺序进行的普通生长阶段、开花阶段和结果阶段，

所述数据库内还预存有每个生长阶段的健康状态下的植物图像的多项健康特征，普通生长阶段的健康状态下的植物图像的多项健康特征包括由健康状态下的植物图像提取的叶片的总面积、植株高度以及主要分支的个数，开花阶段的健康状态下的多项植物图像的健康特征包括由健康状态下的植物图像提取的花朵数、叶片的总面积、植株高度以及主要分支的个数，结果阶段的健康状态下的植物图像的多项健康特征包括由健康状态下的植物图像提取的果实的个数、叶片的总面积、植株高度以及主要分支的个数，

确定各监控区域的植物的当前生长阶段，其具体过程为：从一个监控区域的当前植物图像识别生长特征，如生长特征为花，则植物处于开花阶段，如生长特征为果实，则植物处于结果阶段，从植物被种植到开花阶段之间，植物处于普通生长阶段，

确定各监控区域的植物在当前生长阶段是否健康，其具体过程为：

根据植物的当前生长阶段，从当前植物图像中识别多项当前健康特征，并将识别出的各项当前健康特征与预存的健康状态下的健康特征比较，如各项当前健康特征与健康状态下的健康特征的差别在设定阈值之内，则确定植物是健康的，如任一项当前健康特征与健康状态下的健康特征的差别超出设定阈值的范围，则确定植物是不健康的。

优选的是，所述的智能农业综合管理系统，还包括：

专家决策服务器，其与所述种植逻辑服务器通信连接，如一个监控区域的植物在当前生长阶段是不健康的，所述种植逻辑服务器还将该监控区域的当前植物图像以及当前环境参数发送至专家决策服务器，专家通过专家决策服务器给出该监控区域的当前环境参数的调节方式；

用户终端，其与所述种植逻辑服务器通过网络通信连接，查看任一个监控区域的植物是否健康，以及种植逻辑服务器对该监控区域的当前环境参数的调节方式。

优选的是，所述的智能农业综合管理系统中，每个区隔部件包括下方开口的罩体，罩体为由不透光材料制成；每个区隔部件还连接有一升降机构，在升降机构的驱动下，区隔部件下降，以将监控区域与其他监控区域隔离开。

优选的是，所述的智能农业综合管理系统中，

每组环境参数传感器包括光照传感器、温度传感器、空气湿度传感器和土壤湿度传感器；

每组环境调节装置包括照明装置、加热装置、滴灌装置和喷淋装置。

本发明所述的智能农业综合管理系统在大棚内设置了多个摄像设备，每个摄像设备采集其监控区域内的当前植物图像，每组环境参数传感器采集其监控区域内的当前环境参数，通过在数据库内预存多个生长阶段的健康生长状态下的植物图像，并将二者进行比对，从而确定出植物是否健康，如植物是健康的，就可以将当前环境参数存储至数据库内，并将其作为标准环境参数。本发明不预先设定环境参数，而是根据大棚内的其他植株推断出植物的标准环境参数，因此，本发明的系统具有自学习的优点。

本发明通过采集的当前植物图像判断植物的生长情况以及健康情况，更有利于植物的培育。

此外，对于被判断不健康的植物，种植逻辑服务器控制区隔部件将其隔离开来，并调节该植物的当前环境参数，这主要是因为，在大面积的大棚种植中，一个大棚内的各个位置的温度、湿度以及光照条件很可能存在差别，从而导致不同位置的植物的生长情况和健康情况也不一样，因此，通过区隔部件可以有针对性的改善植物的生长环境，本发明的系统更为精细化。

附图说明

图1为本发明所述的系统的俯视图；

图2为本发明所述的系统的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1和图2所示，本发明提供一种智能农业综合管理系统，包括：一大棚1；多个摄像设备，多个摄像设备分布在所述大棚内，多个摄像设备的监控区域3覆盖整个大棚，各摄像设备采集其监控区域内的当前植物图像；多组环境参数传感器，每个监控区域设置有一组环境参数传感器，各环境参数传感器采集其所在监控区域的一组当前环境参数；多个区隔部件，每个区隔部件2设置在一个监控区域，用于受所述种植逻辑服务器的控制将一个监控区域与其他监控区域隔离开；多组环境调节装置，每个监控区域设置有一组环境调节装置。

数据库服务器，其上构建有一数据库，所述数据库内预存有多个生长阶段的健康生长状态下的植物图像。

种植逻辑服务器，其与多个摄像设备以及多个环境参数传感器通信，接收到各环境参数传感器的当前环境参数以及各摄像设备的当前植物图像，所述种植逻辑服务器调取所述数据库内的多个生长阶段的健康状态下的植物图像，并将各监控区域的当前植物图像与多个生长阶段的健康状态下的植物图像比对，从而确定各监控区域的植物的当前生长阶段以及在当前生长阶段是否健康。

如一个监控区域的植物4在当前生长阶段是健康的，则将该监控区域的当前环境参数存储至所述数据库内，并将该当前环境参数作为当前生长阶段的标准环境参数。

所述种植逻辑服务器与多个区隔部件以及多组环境调节装置通信连接，如一个监控区域的植物在当前生长阶段是不健康的，则所述种植逻辑服务器控制该监控区域的区隔部件将该监控区域隔离，并控制该监控区域的环境调节装置工作，以调节该监控区域的当前环境参数，直至该监控区域的当前环境参数与当前生长阶段的标准环境参数的差别小于设定阈值。

具体而言，每组环境参数传感器包括光照传感器、温度传感器、空气湿度传感器和土壤湿度传感器；每组环境调节装置包括照明装置、加热装置、滴灌装置和喷淋装置。

每个区隔部件包括下方开口的罩体，罩体为由不透光材料制成；每个区隔部件还连接有一升降机构，在升降机构的驱动下，区隔部件下降，以将监控区域与其他监控区域隔离开。

在不使用的状态下，区隔部件悬挂在大棚的顶部，为了避免区隔部件影响大棚的整体光照，大棚的高度需要较高，并且区隔部件不能够位于植物的正上方，应向植物的上方一侧移动一定距离。需要将某一监控区域隔离开时，则通过升降机构将区隔部件降下来，并罩在该监控区域的植物上。升降机构可以采用现有技术中的结构，如链条和链轮。

每个监控区域内设置有架体，用于设置各种环境参数传感器和各种环境调节装置，架体不能干涉区隔部件的下降。

本发明在各个监控区域内设置的环境调节装置的作用在于调节局部的环境参数。在大棚内部还设置有适应于整体的环境调节装置，比如需要减少光照时，则将大棚的遮光帘幕整体降下来。或者需要保温时，则将整个大棚的供热管道都打开，通过循环热水来加热，但是由于循环热水在循环过程中，会逐渐散失热量，因此，在某一个监控区域的温度不够时，则可以通过调节该监控区域的阀门，来增加热量，或者通过开启其他的加热装置。

所述的智能农业综合管理系统中，所述多个生长阶段包括顺序进行的普通生长阶段、开花阶段和结果阶段，所述数据库内还预存有每个生长阶段的健康状态下的植物图像的多项健康特征，普通生长阶段的健康状态下的植物图像的多项健康特征包括由健康状态下的植物图像提取的叶片的总面积、植株高度以及主要分支的个数，开花阶段的健康状态下的多项植物图像的健康特征包括由健康状态下的植物图像提取的花朵数、叶片的总面积、植株高度以及主要分支的个数，结果阶段的健康状态下的植物图像的多项健康特征包括由健康状态下的植物图像提取的果实的个数、叶片的总面积、植株高度以及主要分支的个数。

确定各监控区域的植物的当前生长阶段，其具体过程为：从一个监控区域的当前植物图像识别生长特征，如生长特征为花，则植物处于开花阶段，如生长特征为果实，则植物处于结果阶段，从植物被种植到开花阶段之间，植物处于普通生长阶段。

植物的生长特征以及当前健康特征的识别可以采用现有技术的图像识别技术。植物的叶片、花以及果实均存在明显的不同，此处，可以根据不同植物的叶片、花和果实的特点，设置生长特征识别的具体策略。

确定各监控区域的植物在当前生长阶段是否健康，其具体过程为：根据植物的当前生长阶段，从当前植物图像中识别多项当前健康特征，并将识别出的各项当前健康特征与预存的健康状态下的健康特征比较，如各项当前健康特征与健康状态下的健康特征的差别在设定阈值之内，则确定植物是健康的，如任一项当前健康特征与健康状态下的健康特征的差别超出设定阈值的范围，则确定植物是不健康的。

所述的智能农业综合管理系统，还包括：专家决策服务器，其与所述种植逻辑服务器通信连接，如一个监控区域的植物在当前生长阶段是不健康的，所述种植逻辑服务器还将该监控区域的当前植物图像以及当前环境参数发送至专家决策服务器，专家通过专家决策服务器给出该监控区域的当前环境参数的调节方式；用户终端，其与所述种植逻辑服务器通过网络通信连接，查看任一个监控区域的植物是否健康，以及种植逻辑服务器对该监控区域的当前环境参数的调节方式。

种植逻辑服务器可以自行确定对于某一监控区域的当前环境参数的调节方式，比如该监控区域的植物健康情况不佳，叶片较少，种植逻辑服务器控制增加该监控区域的光照，使当前光照值与标准光照值的差别符合设定的阈值。专家也可以通过专家决策服务器根据当前的具体情况，给出新的调节方式。用户通过用户终端登录至种植逻辑服务器，了解到大棚内的情况，可以将不健康的植物的当前植物图像和当前环境参数下载下来，自行进入大棚，进行调节。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种智能农业综合管理系统，其特征在于，包括：

一大棚；

多个摄像设备，多个摄像设备分布在所述大棚内，多个摄像设备的监控区域覆盖整个大棚，各摄像设备采集其监控区域内的当前植物图像；

多组环境参数传感器，每个监控区域设置有一组环境参数传感器，各环境参数传感器采集其所在监控区域的一组当前环境参数；

多个区隔部件，每个区隔部件设置在一个监控区域，用于受种植逻辑服务器的控制将一个监控区域与其他监控区域隔离开；

多组环境调节装置，每个监控区域设置有一组环境调节装置；

数据库服务器，其上构建有一数据库，所述数据库内预存有多个生长阶段的健康生长状态下的植物图像；

种植逻辑服务器，其与多个摄像设备以及多个环境参数传感器通信，接收到各环境参数传感器的当前环境参数以及各摄像设备的当前植物图像，所述种植逻辑服务器调取所述数据库内的多个生长阶段的健康状态下的植物图像，并将各监控区域的当前植物图像与多个生长阶段的健康状态下的植物图像比对，从而确定各监控区域的植物的当前生长阶段以及在当前生长阶段是否健康，

如一个监控区域的植物在当前生长阶段是健康的，则将该监控区域的当前环境参数存储至所述数据库内，并将该当前环境参数作为当前生长阶段的标准环境参数，

所述种植逻辑服务器与多个区隔部件以及多组环境调节装置通信连接，如一个监控区域的植物在当前生长阶段是不健康的，则所述种植逻辑服务器控制该监控区域的区隔部件将该监控区域隔离，并控制该监控区域的环境调节装置工作，以调节该监控区域的当前环境参数，直至该监控区域的当前环境参数与当前生长阶段的标准环境参数的差别小于设定阈值。

2.如权利要求1所述的智能农业综合管理系统，其特征在于，

所述多个生长阶段包括顺序进行的普通生长阶段、开花阶段和结果阶段，

所述数据库内还预存有每个生长阶段的健康状态下的植物图像的多项健康特征，普通生长阶段的健康状态下的植物图像的多项健康特征包括由健康状态下的植物图像提取的叶片的总面积、植株高度以及主要分支的个数，开花阶段的健康状态下的多项植物图像的健康特征包括由健康状态下的植物图像提取的花朵数、叶片的总面积、植株高度以及主要分支的个数，结果阶段的健康状态下的植物图像的多项健康特征包括由健康状态下的植物图像提取的果实的个数、叶片的总面积、植株高度以及主要分支的个数，

确定各监控区域的植物的当前生长阶段，其具体过程为：从一个监控区域的当前植物图像识别生长特征，如生长特征为花，则植物处于开花阶段，如生长特征为果实，则植物处于结果阶段，从植物被种植到开花阶段之间，植物处于普通生长阶段，

确定各监控区域的植物在当前生长阶段是否健康，其具体过程为：

根据植物的当前生长阶段，从当前植物图像中识别多项当前健康特征，并将识别出的各项当前健康特征与预存的健康状态下的健康特征比较，如各项当前健康特征与健康状态下的健康特征的差别在设定阈值之内，则确定植物是健康的，如任一项当前健康特征与健康状态下的健康特征的差别超出设定阈值的范围，则确定植物是不健康的。

3.如权利要求2所述的智能农业综合管理系统，其特征在于，还包括：

专家决策服务器，其与所述种植逻辑服务器通信连接，如一个监控区域的植物在当前生长阶段是不健康的，所述种植逻辑服务器还将该监控区域的当前植物图像以及当前环境参数发送至专家决策服务器，专家通过专家决策服务器给出该监控区域的当前环境参数的调节方式；

用户终端，其与所述种植逻辑服务器通过网络通信连接，查看任一个监控区域的植物是否健康，以及种植逻辑服务器对该监控区域的当前环境参数的调节方式。

4.如权利要求3所述的智能农业综合管理系统，其特征在于，每个区隔部件包括下方开口的罩体，罩体为由不透光材料制成；每个区隔部件还连接有一升降机构，在升降机构的驱动下，区隔部件下降，以将监控区域与其他监控区域隔离开。

5.如权利要求1至4中任一项所述的智能农业综合管理系统，其特征在于，

每组环境参数传感器包括光照传感器、温度传感器、空气湿度传感器和土壤湿度传感器；

每组环境调节装置包括照明装置、加热装置、滴灌装置和喷淋装置。